JP2006314117A - Automatic deskew system and automatic compensation method of skew - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高性能マイクロプロセッサシステム、メモリシステムおよび入出力(「I/O」)システムを含む、ディジタルシステム用高速並列相互接続内で使用するための自動スキュー除去システムおよび方法に関する。
関連出願の相互参照
本出願の主題は「高速プレシオクロナス並列リンクを経由する自動初期化および同調」の名称で、1999年2月12日に Richard L. Schober Jr. 等により出願された同時係属米国特許出願第09/249,825号の内容に関連し、参考として、上記の出願の全てを本願発明の全体に亘って取り入れている。
The present invention relates to an automatic deskew system and method for use in high speed parallel interconnects for digital systems, including high performance microprocessor systems, memory systems and input / output (“I / O”) systems.
Cross-reference of related applications The subject of this application is "Automatic initialization and tuning via high-speed plesiochronous parallel link" and is a co-pending application filed by Richard L. Schober Jr. et al. In connection with the contents of US patent application Ser. No. 09 / 249,825, all of the above applications are incorporated throughout the present invention for reference.
データ通信速度が高性能ディジタルシステムにおいて増大するにつれて、かつ、かかる高性能ディジタルシステムの構成要素を接続する例えば銅または光ケーブルまたはプリント回路板トレースといった信号ラインの長さが増大するにつれて、並列相互接続のため各信号ラインの受信端にデータが到着する時間のスキューは意義深いものとなる。各信号ライン上のスキューは、各ケーブル、コネクタまたはプリント回路板トレースの特性および長さの差の結果としてもたらされる。その上、スキューはデータ伝送速度が高くなるのにつれて一層ひどくなる。 As data communication speeds increase in high performance digital systems, and as the length of signal lines, such as copper or optical cables or printed circuit board traces, connecting the components of such high performance digital systems increases, Therefore, the skew of the time when data arrives at the receiving end of each signal line becomes significant. Skew on each signal line is the result of differences in the characteristics and length of each cable, connector or printed circuit board trace. In addition, the skew becomes worse as the data transmission rate increases.
高速並列相互接続上のビット間スキューの問題を解決するための従来のスキュー除去(deskew)回路が存在している。しかしながら、従来のスキュー除去回路は、一般に、可変遅延ライン(「VDL」)と呼ばれるアナログデバイスを使用する。VDLは、スキュー(skew)を有する1ビットデータ入力に対してある量の遅延を付加して、かかる1ビットデータ入力を並列信号ライン上の他のデータ入力ビットと整列させる。
なお本発明に関連する公知例としては下記のものがある。
Conventional deskew circuits exist to solve the problem of bit-to-bit skew on high speed parallel interconnects. However, conventional deskew circuits typically use analog devices called variable delay lines (“VDL”). VDL adds a certain amount of delay to a 1-bit data input with skew and aligns such 1-bit data input with other data input bits on parallel signal lines.
The following are known examples related to the present invention.
従来のVDLには数多くの問題点がある。まず第1に、広い入力範囲にわたり高い精度で動作できるVDLを作ることは、困難でかつ費用が高くつくことである。動作範囲が広くなればなるほど、またVDLの精度が良くなればなるほど、一般的にはバッファである遅延素子の所要数は大きくなる。これらのバッファは一定の空間を占有し、チップサイズ全体およびピン接続を増大させ、従って高価である。 There are a number of problems with conventional VDL. First, it is difficult and expensive to create a VDL that can operate with high accuracy over a wide input range. In general, the larger the operating range and the higher the accuracy of VDL, the greater the required number of delay elements that are buffers. These buffers occupy a constant space, increase the overall chip size and pin connections, and are therefore expensive.
第2に、線形に作動するVDLを作り上げるのは困難である。VDLにおける線形性は望ましい特性である。例えばVDLが1という入力値について2マイクロ秒の遅延を、また入力値を2として4マイクロ秒の遅延を生成するならば、そのVDLは、入力値を3としたとき6マイクロ秒の遅延を生成するはずである。これに代わって、VDLが、3という入力値の場合に10マイクロ秒の遅延を生成したならば、そのとき、スキューをもつ入力データラインに対し誤った量の遅延が付加され、並列入力データライン間の非整列が結果としてもたらされることになる。 Second, it is difficult to build a linearly operating VDL. Linearity in VDL is a desirable characteristic. For example, if the input value of VDL is 1 and the delay is 2 microseconds, and if the input value is 2 and the delay is 4 microseconds, then the VDL generates a delay of 6 microseconds when the input value is 3. Should do. Alternatively, if the VDL generates a 10 microsecond delay for an input value of 3, then an incorrect amount of delay is added to the skewed input data line, resulting in a parallel input data line. A misalignment between will result.
第3に、VDLは温度安定性がない。例えば、低温条件下で動作するVDLは、ある入力の場合に2マイクロ秒の遅延を出力し、高温条件下で動作している場合同じ入力で3マイクロ秒の遅延を出力する可能性がある。従って、VDLを含む従来のスキュー除去回路が温度の変動する環境内に設置された場合、VDLの性能は信頼性の低いものとなる。その結果、正しくない量の遅延がスキューをもつ1ビット入力に付加された状態となり、結果として、並列ライン上の信号の非整列がもたらされる。 Third, VDL is not temperature stable. For example, a VDL operating under low temperature conditions may output a 2 microsecond delay for certain inputs and a 3 microsecond delay for the same input when operating under high temperature conditions. Therefore, when a conventional deskew circuit including VDL is installed in an environment where the temperature fluctuates, the performance of the VDL becomes low in reliability. This results in an incorrect amount of delay added to the skewed 1-bit input, resulting in signal misalignment on the parallel lines.
並列データ入力ライン上のスキューを補正するべく遅延を付加することに加えて、従来のスキュー除去回路はまた「展開」(unfolding)という操作を実施することもできる。具体的に言うと、1〜4展開回路の場合、データ信号の4つの連続するビットが、1出力あたり1ビットの4ビット幅の出力信号に変換され、各出力ビットは入力速度の4分の1の速度をもつ。入力速度を低くし展開させることの目的は、ディジタルシステム内のコアロジック回路の設計をより容易にすることにある。一般に、このようなシステム内のコアロジック回路はきわめて複雑であることから、動作周波数を遅くすることで設計は容易になる。従来のスキュー除去回路は一般的に、順次遅延を付加し展開する操作を実行する。 In addition to adding a delay to correct for skew on parallel data input lines, conventional deskew circuits can also perform an operation of “unfolding”. Specifically, in the case of 1 to 4 expansion circuits, four consecutive bits of the data signal are converted into a 4-bit wide output signal of 1 bit per output, and each output bit is a quarter of the input speed. Has a speed of 1. The purpose of lowering and deploying input speed is to make it easier to design core logic circuits in digital systems. In general, the core logic circuit in such a system is extremely complicated, and thus the design is facilitated by reducing the operating frequency. A conventional deskew circuit generally performs an operation of adding and developing a sequential delay.
以上のことから、(i)高精度で広い入力範囲にわたって動作し、(ii)温度変動環境に適しており、かつ(iii)展開を行うような、ディジタルシステム用高速並列相互接続内で使用するための自動スキュー除去システムに対するニーズが存在する。 As a result, it is used in high-speed parallel interconnects for digital systems that (i) operate over a wide input range with high accuracy, (ii) be suitable for temperature fluctuation environments, and (iii) perform deployment. There is a need for an automatic deskewing system.
本発明は、ビット間スキューを補償するべく、高性能ディジタルシステム内で高速並列相互接続を経由して自動スキュー除去同調および整列を実施するシステムおよび方法を含んでいる。VDLを使用するのではなく、本発明はむしろレジスタおよびマルチプレクサといったようなディジタル素子を使用し、その結果、より高い精度でより広い入力値範囲にわたり、かつ、より広い温度範囲にわたって動作する能力をもつ、より単純でより頑強なスキュー除去システムが得られる。さらに、本発明は、各相互接続上の信号の1〜4回の展開を行う。 The present invention includes systems and methods for performing automatic deskew tuning and alignment via high speed parallel interconnects in high performance digital systems to compensate for bit-to-bit skew. Rather than using VDL, the present invention rather uses digital elements such as registers and multiplexers, so that it has the ability to operate over a wider input value range with greater accuracy and over a wider temperature range. A simpler and more robust deskewing system is obtained. In addition, the present invention performs 1-4 deployments of signals on each interconnect.
本発明によるシステムは、スキュー除去制御機構および複数のスキュー除去サブシステムを含むことが可能である。スキュー除去制御機構は、各相互接続上のスキューを補正するのに必要とされる遅延の量を計算し、各相互接続の受信端にある各スキュー除去サブシステムに対して異なる(または適切な)遅延値を供給する。 A system according to the present invention may include a deskew control mechanism and a plurality of deskew subsystems. The deskew control mechanism calculates the amount of delay required to correct the skew on each interconnect and is different (or appropriate) for each deskew subsystem at the receiving end of each interconnect. Supply a delay value.
各スキュー除去サブシステムは、クロック再生サブシステム、リタイミングサブシステムおよび2つの粗スキュー除去サブシステムを含む。クロック再生サブシステムは、1つの相互接続上の1ビットの情報の伝送のための時間周期(「1ビット時間」または「T」)よりも小さいスキューを補正する。
リタイミングサブシステムおよび粗スキュー除去サブシステムは、0Tから7Tまでの1ビット時間Tの整数倍内で遅延を付加することによって、あらゆる残留スキューを集合的に補正する。リタイミングサブシステムおよび粗スキュー除去サブシステムは、集合的に、入力信号の1〜4展開を行う。
Each deskew subsystem includes a clock recovery subsystem, a retiming subsystem, and two coarse deskew subsystems. The clock recovery subsystem compensates for skew that is less than the time period ("1 bit time" or "T") for the transmission of 1 bit of information on one interconnect.
The retiming subsystem and coarse skew removal subsystem collectively correct any residual skew by adding a delay within an integer multiple of 1 bit time T from 0T to 7T. The retiming subsystem and the coarse skew removal subsystem collectively perform 1 to 4 expansions of the input signal.
自動スキュー除去システムの最終出力は、各データ入力信号ラインの1〜4展開およびディジタルシステム内の並列相互接続上の全てのデータの整列である。
本明細書に記載されている特徴および利点はその全てを表しておらず、特に当業者ならば、図面、明細書およびクレームに鑑み数多くのさらなる特徴および利点が明らかになることだろう。その上、本明細書中で使用される用語は、主として判読性および説明を目的として選定されたものであり、進歩性のある内容を記載するためあるいは制限するために選択されたものでもない。
The final output of the automatic deskew system is the 1-4 deployment of each data input signal line and the alignment of all data on parallel interconnects in the digital system.
The features and advantages described herein are not all inclusive, and many additional features and advantages will become apparent to those skilled in the art, especially in light of the drawings, specification, and claims. Moreover, the terminology used herein is selected primarily for the purposes of legibility and explanation, and is not selected for describing or limiting inventive content.
後の説明から明らかなように本発明によれば、(i)高精度で広い入力範囲にわたって動作し、(ii)温度変動環境に適しており、かつ(iii)展開を行うような、ディジタルシステム用高速並列相互接続内で使用するための自動スキュー除去システムが実現される。 As will be apparent from the following description, according to the present invention, a digital system that (i) operates over a wide input range with high accuracy, (ii) is suitable for a temperature fluctuation environment, and (iii) performs expansion. An automatic deskew system is provided for use in high speed parallel interconnects.
本発明の好ましい実施形態について、各図を参照しながら述べるが、図中、同じ参照番号は同一のまたは機能的に類似した要素を表している。また図(図1〜図10)中、各参照番号の左端の桁の数字は、その番号が最初に使用されている図の番号に対応している(ただし図11以降は1ずつ減らした数字)。本発明は、ディジタルシステム用の高速並列相互接続内で使用するための自動スキュー除去のためのシステムおよび方法に関する。 Preferred embodiments of the invention are described with reference to the figures, wherein like reference numerals represent identical or functionally similar elements. In the figures (FIGS. 1 to 10), the number at the leftmost digit of each reference number corresponds to the number of the figure in which the number is first used (however, in FIG. 11 and subsequent figures, the number is reduced by one). ). The present invention relates to a system and method for automatic deskewing for use in high speed parallel interconnects for digital systems.
図1は、本発明の1実施形態によるディジタルシステムのための高速並列相互接続において使用するための自動スキュー除去システム100のブロック図である。ディジタルシステムとしては、例えば、高性能マイクロプロセッサ、メモリシステムまたはルータチップが考えられる。
自動スキュー除去システム100には、複数のスキュー除去サブシステム192および180および、スキュー除去制御機構135が含まれている。1つのスキュー除去サブシステムが、各並列相互接続の受信端に存在している。本発明によると、自動スキュー除去システムは少なくとも2つのスキュー除去サブシステムを有するが、正確にはかかるスキュー除去サブシステムの数は、ディジタルシステム内の並列相互接続の数によって左右される。
FIG. 1 is a block diagram of an
The
スキュー除去サブシステムは、スキューを有する信号を受信する単一ビット入力端145aと4つのビット出力端160a〜160dを有し、スキュー除去制御機構135に結合されている。入力端145a上の信号は、1ビット時間T毎に1ビットの情報を運ぶ。「1ビット時間」つまり「T」は、1秒間に相互接続上で伝送される情報ビット数をNとして、1/N秒として定義づけられる。4ビット出力端160a〜160d上の信号は、スキュー補正され展開される。換言すると、各出力は、他方の出力信号と適切に整列され、各出力の速度は、入力145aとの関係において4分の1に減少されている。
The deskew subsystem has a
図2は、スキュー除去サブシステムおよび自動スキュー除去システム全体の入力および出力値のタイミング図を例示している。入力ライン145a上に到達するデータについてのタイミング図は200欄に示され、入力ライン145bに到着するデータについてのタイミング図は210欄に示されている。図2に示されているように、入力ライン145bに到達するデータ210は、入力ライン145aに到達するデータ200との関係においておよそ5Tだけ遅延されている。到着時間の差は、入力ライン145aと145bとの間のスキューを表す。自動スキュー除去システム100は、205a〜205dが215a〜215dと整列させられるようにスキューを補正し、それぞれ入力ライン145aおよび145b上の信号200および210を展開し、かくして出力信号の速度は1/4に減速されることになる。
FIG. 2 illustrates a timing diagram of input and output values for the entire deskew subsystem and automatic deskew system. A timing diagram for data arriving on
図1に例示されているように、スキュー除去サブシステム192は、クロック再生サブシステム105、およびリタイミング/スキュー除去サブシステム110を含む。同様に、スキュー除去サブシステム180は、クロック再生サブシステム190およびリタイミング/スキュー除去サブシステム191を含む。クロック再生サブシステムは、1ビット時間未満、例えば0.5Tであるスキューを補正する。クロック回路サブシステムはさらに、本特許出願と同じ譲受人に譲渡され本書に参考として取り入れている米国特許出願09/093,056号の中で記述されている。
As illustrated in FIG. 1, the
図3は、本発明によるリタイミング/スキュー除去サブシステムの一実施形態のブロック図を例示している。リタイミング/スキュー除去サブシステム110は、リタイミングサブシステム305と2つの粗スキュー除去サブシステム310および315を含んでいる。リタイミング/スキュー除去サブシステム110は、クロック再生サブシステム105およびスキュー除去制御機構135に結合されている。スキュー除去制御機構135によって計算された遅延制御値320,325および330に基づいて、リタイミング/スキュー除去サブシステムは、クロック回路サブシステム105および付随するスキュー除去サブシステム110が入力ライン145a上のあらゆるスキューを集合的に補正するように、最高7ビット時間遅延すなわち0T,1T,2T,3T,4T,5T,6Tまたは7Tまでの1ビット時間遅延の整数倍を入力信号345aおよび345bに対して提供する。スキュー除去サブシステム192(図1)はまた、その出力端160a〜160dでかかる信号の1〜4展開をも実施する。
FIG. 3 illustrates a block diagram of one embodiment of a retiming / skew removal subsystem according to the present invention. The retiming /
205a〜205dおよび215a〜215dに示されているタイミング図は、自動スキュー除去システムの出力を例示しており、これらの出力は、それぞれライン145aおよび145b上のスキューを補正したものである。
図3に例示されているように、リタイミングサブシステム305は、2つの入力端345aおよび345b、遅延制御値を受信するための遅延付加入力端320および2つの出力端350aおよび350bを含んでなる。粗スキュー除去サブシステム310は、1つの入力端350a、遅延制御値(ビット)を受信するための2つの遅延制御入力端325および330、および2つの出力端355aおよび355bを有する。リタイミングサブシステム305の各出力端は粗スキュー除去サブシステムの入力端に結合される。リタイミングサブシステム305は、遅延付加入力端320の値に応じて入力端345aおよび345b上の信号を0Tまたは1Tだけ遅延させ、入力端345aおよび345b上で信号の1〜2展開を実施する。
The timing diagrams shown at 205a-205d and 215a-215d illustrate the output of the automatic deskew system, which corrects the skew on
As illustrated in FIG. 3, the
図4は、リタイミングサブシステム305の一実施形態を例示する。図4に示されているように、リタイミングサブシステム305は、レジスタ410,415,425および430、およびマルチプレクサ420を含む。レジスタは、かかるレジスタの出力が、0Tまたは1Tの遅延で2つの入力端345aおよび345bの1〜2展開を実施するような形で結合されている。
FIG. 4 illustrates one embodiment of the
図6は、リタイミングサブシステム305のためのタイミング図を例示している。入力信号600は、1ビット時間T置きに1ビットの情報を伝送し、ここで入力信号600はライン145a(図1)を介して受信される。レジスタ410,415および430の展開出力のタイミング図は、それぞれ635,645および650に示されている。645に示された信号は、635に示された信号との関係において2ビット時間2Tだけ遅延されている。
FIG. 6 illustrates a timing diagram for the
図4に示されたマルチプレクサ420は3つの入力端455,465および470,1ビット遅延付加制御を受けるための入力320および2つの出力端350aおよび350bを有する。マルチプレクサ420はレジスタ410,415および430の出力端に結合される。図4および5に示されているように、スキュー除去制御機構135(図1)から受信しそれにより計算される遅延付加制御値320の値に基づき、マルチプレクサ420は、レジスタ410,415および430からの遅延され展開された出力の2つの連続したビットを選択する。マルチプレクサ420の考えられる2つの出力の間の唯一の差は、0Tまたは1Tの遅延である。手短かに言うと、リタイミングサブシステム305は、0Tまたは1Tだけ信号を遅延させ、入力信号の1〜2展開を実施する能力をもつ。
The
図7は、粗スキュー除去サブシステム310の一実施形態を例示している。粗スキュー除去サブシステム310は、レジスタ705,710,715,720,725および730とマルチプレクサ735を含んでいる。レジスタは、かかるレジスタの出力が、スキュー除去制御機構135からの遅延制御値325および330に応じて、0T,2T,4Tまたは6Tの遅延を伴って入力350aの1〜2展開を実施するような形で結合される。
FIG. 7 illustrates one embodiment of the
図9は、粗スキュー除去サブシステム310のためのタイミング図を例示している。入力信号900は、2ビット時間2T毎に1つの情報ビットを送り出し、ここで入力信号900はライン350aを介して受信される。レジスタ705,715,720,725および730の展開された出力のタイミング図は、それぞれ915,925,930,935および940に示されている。935に示された信号は、信号915との関係において8ビット時間8Tだけ、また信号925との関係において4ビット時間4Tだけ遅延させられている。信号940は、信号930との関係において4ビット時間4Tだけ遅延させられている。
FIG. 9 illustrates a timing diagram for the
図7に示されているマルチプレクサ735は、5つの入力端770,780,790,785および795、2ビット遅延制御値325および330を受信するための入力端、および2つの出力端355aおよび355bを有する。マルチプレクサ735は、レジスタ705,715,720,725および730の出力端に結合されている。図7および8に示されているように、スキュー除去制御機構135によって計算される遅延制御ビットの値325および330に基づいて、マルチプレクサ735は、展開された出力の2つの連続するビットを選定する。マルチプレクサ735の4つの可能な出力の間の唯一の差は、0T,2T,4Tまたは6Tの遅延である。
The
手短かに言うと、(リタイミングサブシステム305の出力端に結合された2つの粗スキュー除去サブシステム310および315を含む)リタイミング/スキュー除去サブシステム110は、入力信号を0T,1T,2T,3T,4T,5T,6Tまたは7Tだけ遅延させ、4つの出力ビット355a〜355bの各々が整列し入力信号145aの速度の4分の1の伝送速度を有する状態で入力信号345aおよび345bの1〜4展開を実施する能力をもつ。
Briefly, the retiming / skew removal subsystem 110 (including two
各リタイミング/スキュー除去サブシステム110および191はスキュー除去制御機構135に結合されている。スキュー除去制御機構135は、各相互接続について3ビット遅延値を計算する。以下のチャート1に示す通り、スキュー除去制御機構からの最下位ビット(LSB)は、リタイミング遅延付加ビット320としてリタイミングサブシステム305内に供給され、一方、最上位の2ビット(MSB1およびMSB2)は、粗スキュー除去遅延付加ビット325および330として粗スキュー除去サブシステム310および315内に供給される。ビットMSB1,MSB2およびLSBの値に基づく付加された遅延の量は、以下のチャート1の第3欄に示されている。
Each retiming /
これらの遅延値320,325および330は、各相互接続に一意的であり、リタイミング/スキュー除去サブシステム110が各並列相互接続上の異なるスキューを補償して各並列相互接続上の出力を整列させることを可能にする。
図10は、スキュー除去制御機構135の機能的ブロック図を例示する。スキュー除去制御機構135は、セレクタ1000、制御機構1035、4つの検出器1015,1020,1025および1030、および複数のレジスタ1050および1055を含み、レジスタの数は、並列相互接続の数によって左右される。
These delay values 320, 325, and 330 are unique to each interconnect, and the retiming /
FIG. 10 illustrates a functional block diagram of the
スキュー除去制御機構135は、任意の適切な制御ユニットからのイネーブル信号1085によりイネーブルされる。適切な1つの制御ユニットが、本特許出願と同じ譲受人に譲渡され本書に参考として取り入れている Richard L.Schober Jr.等により1999年2月12日付で出願された「高速プレジオクロナス並列リンクを経由する自動初期化および同調」という名称の米国特許出願第09/249,825号の中で開示されている。
The
セレクタ1000は、ディジタルシステム内のスキュー除去サブシステム192および180の出力を受信する。図10に例示されている通り、入力端145aに結びつけられたスキュー除去サブシステム192の出力端160a〜160dおよび入力端145bと結びつけられたスキュー除去サブシステム180の出力端165a〜165dは、セレクタ1000内に供給される。セレクタ1000は、制御機構1035からの入力1040に基づいて1つのスキュー除去サブシステムの出力を選択する。
セレクタ1000の出力1070a〜1070dは、全ての「1」値について検出する検出器1015および全ての「0」値について検出する検出器1020により受信される。
検出器1015および1020の出力1075aおよび1075bはそれぞれ、制御機構が選択されたスキュー除去サブシステムに結びつけられた相互接続上の遅延を計算できるように、制御機構1035内に入力される。
The
検出器1025および1030は、ディジタルシステム内の各スキュー除去サブシステム、例えば192および180の出力端から直接入力を受信する。検出器1025は、全ての「1」値を検出し、検出器1030は全ての「0」値を検出する。検出器1025および1030の出力1080aおよび1080bはそれぞれ、制御機構1035がディジタルシステム内の各並列入力相互接続145aおよび145b間の遅延を計算できるような形で、制御機構1035内に入力される。
制御機構1035は、それぞれ検出器1015,1020,1025および1030からの出力1075a,1075b,1080aおよび1080bに基づいて、スキューを補償し各並列相互接続上の出力を整列させるのに必要とされる各入力相互接続についての3ビット遅延値を決定する。制御機構1035により計算されたこれら3ビット遅延値は、レジスタ1050および1055内に供給され、レジスタ1050および1055はそれぞれスキュー除去サブシステム192および180に結合される。手短かに言うと、各レジスタについて3ビット遅延値、および各相互接続について1つのレジスタが存在する。
より具体的には、出力レジスタ1050の最下位ビット1090cは、入力145aのためのリタイミングサブシステム305(図3)の遅延付加入力端320に結合され、一方、出力レジスタ1050のより高位の2つの有意ビット1090aおよび1090bは、入力145aのためのそれぞれ粗スキュー除去サブシステム310および315の遅延制御入力端325および330に結合される。同様にして、出力レジスタ1055の最下位ビット1095cは、入力145bのためのリタイミングサブシステム305(図3)の遅延付加入力端320に結合され、一方、出力レジスタ1055のより高位の2つの有意ビット1095aおよび1095bは、入力145bのためのそれぞれ粗スキュー除去サブシステム310および315の遅延制御入力端325および330に結合される。
More specifically, the least
図11は、図10のスキュー除去制御機構135内の制御機構1035の機能的ブロック図である。制御機構1035は任意の適切な制御ユニットから受信した信号1085によりイネーブルとなる。上述のとおり、このような制御ユニットの1つが、本特許出願と同じ譲受人に譲渡され本書に参考として取り入れている「高速プレジオクロナス並列リンクを横断する自動初期化および同調」という名称の米国特許出願第09/249,825号の中で開示されている。
FIG. 11 is a functional block diagram of the
フェーズ状態レジスタ1087は、任意の適切な制御ユニットからスキュー除去イネーブル信号1085を受信したことに応答して、フェーズ1同調1410(図15)を開始するべく「フェーズ1開始」信号をトリガーする。フェーズ状態レジスタ1087はまた、選択段1091に対しフェーズ1同調1410またはフェーズ2同調1415手順を指示するため、制御信号1089を生成する。選択段1091は、次の目的のためセレクタ1000(図10)に対し制御信号1040を出力する。フェーズ1同調手順1410(図16)においては、入力ラインはセレクタ1000(図10)を使用してフェーズ1ライン選択レジスタ1093a(図11)により選択される。
The
フェーズ2同調手順1415(図17)においては、入力ラインは、フェーズ2ライン選択レジスタ1093bによって選択される(図11)。選択段1091は、フェーズ状態レジスタ1087からの信号1089に基づいてレジスタ1093aまたは1093bからのセレクタ1000(図10)のための選択値の供給源を切換える。
In the
フェーズ1状態レジスタ1088aは、フェーズ1開始信号を受信し、フェーズ1ライン選択レジスタ1093a内への入力のための制御信号1092を生成する。フェーズ1ラインセレクタ1094aは、フェーズ1ライン選択レジスタ1093a内に値が記憶されている1つの相互接続と、フェーズ1状態レジスタ1088aからの遅延値を結びつける。好ましい実施形態においては、フェーズ1ラインセレクタ1094aは、その制御値がフェーズ1ライン選択レジスタ1093aの出力であるマルチプレクサである。
The
フェーズ1状態レジスタ1088aはまた、遅延制御ビット320および330を提供するため、2つの最下位ビットの値を決定する(図3およびチャート1参照)。最下位ビットは、ビット320と対応し、次の最下位ビットはビット330と対応する。フェーズ1状態レジスタ1088aは、それぞれ検出器1015および1020からの入力信号1075aおよび1075bに基づいて上述の値の決定を行う(図10参照)。
フェーズ1同調1410が完了したとき、フェーズ1状態レジスタは、フェーズ状態レジスタ1087内への入力のため「フェーズ1完了」信号を生成し、それに応答してフェーズ状態レジスタは、フェーズ2同調1415を開始するため「フェーズ2開始」信号を生成する。フェーズ2状態レジスタ1088bは、フェーズ2ライン選択レジスタ1093b内への入力のため制御信号1098を生成する。フェーズ2ラインセレクタ1094bは、フェーズ2状態レジスタ1088bからの遅延値を、フェーズ2ライン選択レジスタ1093b内に値が記憶されている1つの相互接続と結びつける。好ましい実施形態においては、フェーズ2ラインセレクタ1094bはマルチプレクサであり、その制御値はフェーズ2ライン選択レジスタ1093bの出力である。
When
フェーズ2ライン選択レジスタ1093bは、フェーズ2ラインセレクタ1094bがフェーズ2ライン選択レジスタ1093bからの「選択」信号に基づいてスキュー除去サブシステムの出力のうちの1つを選択することを可能にする。好ましい実施形態においては、フェーズ2ラインセレクタ1094bはマルチプレクサである。
フェーズ2状態レジスタ1088bはまた、遅延制御値325を提供するため最上位ビットの値も決定する(図3およびチャート1参照)。フェーズ2状態レジスタ1088bは、それぞれ検出器1015および1020からの入力信号1075aおよび1075bに基づいて(図10参照)およびそれぞれ検出器1025および1030からの入力信号1080aおよび1080b(図10参照)から、上述の値の決定を行う。
フェーズ2同調1415が完了したとき、フェーズ2状態レジスタ1088bは、フェーズ状態レジスタ1087内への入力のため「フェーズ2完了」信号を生成し、それに応答してフェーズ状態レジスタは、本発明によるスキュー除去同調手順の完了を表示する「完了」信号を生成する。「完了」信号は、上述のとおり、任意の適切な制御ユニットに対して生成され得る。
When
図12は、本発明による並列相互接続上を伝搬する信号上のスキューを自動的に補正するための方法の1実施形態のフローチャートを例示している。イネーブル信号1085を制御機構1035が受信したときに起こる動作の開始1105で、スキュー除去制御機構135はスキュー除去同調1115を開始する。
スキュー除去同調の間、スキュー除去制御機構135は、各並列相互接続上のスキューについて補正するべく各相互接続のための適切な遅延値を計算する。一旦図15に飛ぶと、各相互接続のためのスキュー除去同調が、既知のスキュー除去初期化パターン1405を受信し、フェーズ1同調1410およびフェーズ2同調1415を実施するフェーズを含んでいることがわかる。1実施形態においては、スキュー除去初期化パターンは1111 1111 0000である。
FIG. 12 illustrates a flowchart of one embodiment of a method for automatically correcting skew on signals propagating over a parallel interconnect according to the present invention. At the start of
During de-skew tuning, the
基本的に、フェーズ1同調1410には、個々の各相互接続上のスキューの量を決定し、スキュー除去サブシステムの4つの出力の各々を整列させることを含み、フェーズ2同調1415には、ディジタルシステム内の並列相互接続の間または中の異なるスキュー量を補正するべく各相互接続に付加すべき遅延量を決定することを含んでいる。フェーズ1同調およびフェーズ2同調を実施するために、検出器1015,1020,1025および1030は、既知のスキュー除去初期化パターンをサーチする。観察されたスキュー量に基づいて、自動スキュー除去システム100は、全ての出力が整列状態になるよう、各相互接続上の情報ビットを組み立てる(すなわち、各相互接続上の信号に対して遅延を付加する)。
Basically,
図16は、フェーズ1同調1410のための方法の1実施形態のフローチャートを例示している。フェーズ1同調の間、セレクタ1000は、ディジタルシステム内でそれぞれ相互接続145aまたは145bのうちの1つのものの出力160a−160dまたは165a−165dを選択する(1505)。スキュー除去制御機構135は次に検出器1015を用いて、選択された入力ラインの出力1070a〜1070dが全て「1」の値を有するか否かを決定する(1510)。出力1070a〜1070dが全て「1」の値を有していない場合、制御機構1035は、検出器1015からの全ての「1」値を待ち続ける(1510)。しかしながら、選択されたラインの出力1070a〜1070bが全て「1」の値を有する場合には、スキュー除去制御機構135は、選択された相互接続上で伝送された次の情報ビットの出力1070a〜1070dが全て「1」の値を有するか否かを、検出器1015を用いて決定する(1515)。
FIG. 16 illustrates a flowchart of one embodiment of a method for
出力1070a〜1070dがまさに全て「1」の値を有する場合、制御機構1035は、「全ての値が1ではない」条件を待ち続ける。換言すると、制御機構1035は、検出器1015からの出力信号が消えるまで待ち続ける。しかしながら、出力1070a〜1070dが全て「1」の値をもたない場合、スキュー除去制御機構135は、検出器1020を使用して、選択された相互接続上で伝送された次の情報ビットの出力1070a〜1070dが全て「0」値を有するか否かを決定する(1520)。
If the
出力1070a〜1070dが全て「0」値を有しない場合、遅延制御値は1だけ増分された状態となる(1525)(すなわち、選択された相互接続上の現遅延値が0Tである場合、このとき現遅延値は1Tとなり、そうでなければ、現遅延値が1Tであるならば、このとき現遅延値は2Tとなる等々…)。このとき、スキュー除去制御機構135は、遅延させられた信号についてステップ1510,1515および1520を繰り返す。しかしながら、出力1070a〜1070dがまさに全て「0」値を有する場合、選択された相互接続のための同調は完了し、セレクタ1000は、次の相互接続を選択し(1530)、ディジタルシステム内にもう相互接続が無くなるまで(1535)、1510,1515,1520,1525,1530および1535で手順を繰り返し、無くなった時点でフェーズ1同調は完了する(1540)。
If the
図17は、フェーズ2同調1415の1実施形態の流れ図を例示している。フェーズ2同調の開始時点1600で、セレクタ1000は、それぞれ相互接続145aまたは145bの出力160a〜160dまたは165a〜165dを選択する(1602)。スキュー除去制御機構135は、ディジタルシステム内の各スキュー除去サブシステムの全ての出力160a〜160dおよび165a〜165dが全て「1」値を有するか否かを決定する(1605)ため、検出器1025を用いる。全ての出力160a〜160dおよび165a〜165dが全て「1」の値を有していない場合、制御機構1035は、(ステップ1605で示されているように)検出器1025から検出される全「1」を待ち続ける。しかしながら、各スキュー除去サブシステムの全ての出力160a〜160dおよび165a〜165dが全て「1」の値を有する場合、スキュー除去制御機構135は、検出器1025を用いて、並列相互接続上で伝送される次の情報ビットの全ての出力160a〜160dおよび165a〜165dが全て「1」の値を有するか否かを決定する。
FIG. 17 illustrates a flow diagram of one embodiment of
全ての出力160a〜160dおよび165a〜165dがまさに全て「1」の値を有する場合、制御機構1035は、「全ての値が1でない」条件を待ち続ける。換言すると、制御機構1035は、検出器1025からの出力信号が消えるまで待ち続ける。しかしながら、各スキュー除去サブシステムの全ての出力160a〜160dおよび165a〜165dが全て「1」の値をもたない場合、スキュー除去制御機構135は次に、検出器1030を用いて、並列相互接続上で伝送される次の情報ビットの全ての出力160a〜160dおよび165a〜165dが全て「0」を有するか否かを決定する。
If all
ステップ1615では、検出器1030が「全ゼロ」条件を検出しなかった場合、制御機構1035は次に検出器1015および1020の出力を見る(すなわちそれぞれ信号ライン1075aおよび1075b)。ステップ1620で、「0000」が検出器1020によって検出された場合には、遅延制御3ビットのうち最上位のビットは「1」にセットされ(1625)、このことはすなわち、4T遅延が相互接続に付加されることを意味している(例えば、0T遅延値は4T遅延値になり;1T遅延値は5T遅延値になり;2T遅延値は6T遅延値になり;3T遅延値は7T遅延値になる等々…)。
In
ステップ1620で、「1111」が検出器1015により検出された場合には、ステップ1602で選択された相互接続(ライン)はすでにその他の並列相互接続と整列状態にあることから、遅延制御は変更されない。このとき、セレクタ1000は、次の相互接続を選択し(1630)、ステップ1605〜1630は、全ての他の並列相互接続と次の相互接続を整列させるべく反復される。
If "1111" is detected by the
ステップ1615で、検出器1030が全ゼロ(「0000…0」)を検出した場合、フェーズ2同調は終了させられる(1635)。
図12に戻ると、スキュー除去同調1115の完了後、自動スキュー除去システム100が入力ライン145aおよび145b上で1ビット信号を受信する(1120)ことがわかる。クロック回復サブシステム105および190は、並列相互接続145aおよび145b上で1ビット時間Tよりも小さいすべてのスキューを補正する(1125)。
If the
Returning to FIG. 12, after completion of the
図13にさらに詳しく示されているように、リタイミングサブシステム305は、(i)スキュー除去制御機構135により計算された1ビット遅延付加320の値に基づき、0Tまたは1Tの信号に対し遅延を付加し(1210)、(ii) 信号の1〜2展開を実施し(1215)、(iii) 遅延され展開された信号の中から2つの連続するビットを選択する(1220)。
As shown in more detail in FIG. 13, the retiming subsystem 305 (i) delays the 0T or 1T signal based on the value of the 1-
図14に示されているように、粗スキュー除去サブシステム110および191はこのとき、スキュー除去制御機構135により計算された2ビット遅延制御325および330の値に基づき、0T,2T,4Tおよび6Tの量でリタイミングサブシステムから受信した信号320に対しさらなる遅延を付加する(1310)。さらに、粗スキュー除去制御機構110〜191は、受信信号の1〜2展開を実施し(1315)、遅延され展開された信号の中から2つの連続するビットを選択する(1320)。
As shown in FIG. 14, the
かくして、自動スキュー除去システムによって実施される上述の方法の最終結果は、ディジタルシステム内の全ての並列相互接続上の全ての出力端が整列状態となり各出力端が対応する入力信号の伝送速度の4分の1の伝送速度をもつような形でスキュー補正された、各相互接続上の信号の4ビット展開である。
本発明は、好ましい一実施形態および複数の変形実施形態を基準にして特に示され記述されてきたが、当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなく形態および細部のさまざまな変更を加えることが可能であることが理解できるだろう。
Thus, the end result of the above-described method implemented by the automatic deskew system is that all outputs on all parallel interconnects in the digital system are aligned and each output is 4 times the transmission rate of the corresponding input signal. A 4-bit expansion of the signal on each interconnect, skew corrected to have a fraction of the transmission rate.
While the invention has been particularly shown and described with reference to a preferred embodiment and a plurality of alternative embodiments, those skilled in the art will appreciate that various forms and details can be made without departing from the spirit and scope of the invention. It will be appreciated that changes can be made.
100 自動スキュー除去システム
105,190 クロック再生サブシステム
110,191 リタイミング/スキュー除去サブシステム
135 スキュー除去制御機構
145a,145b 入力ライン
160a〜160d 出力ライン
180,192 スキュー除去サブシステム
305 リタイミングサブシステム
310,315 粗スキュー除去サブシステム
345a,345b 入力信号
410,415,425,430 レジスタ
420 マルチプレクサ
705,710,715,720,725,730 レジスタ
735 マルチプレクサ
1000 セレクタ
1015,1020,1025,1030 検出器
1035 制御機構
1050,1055 レジスタ
1087 フェーズ状態レジスタ
1088a フェーズ1状態レジスタ
1088b フェーズ2状態レジスタ
1091 選択段
1093a,1093b ライン選択レジスタ
1094b ラインセレクタ
100
Claims (10)
1ビット時間未満のスキューを補正するための複数のクロック再生サブシステムと、
各々対応する相互接続に結合され、1つのビット時間の整数倍のスキューをもつ該対応する相互接続上の信号が前記遅延制御信号に基づいて、その他の相互接続から受信されたその他のビットと整列させられるような形で、該対応する相互接続上の信号を展開し補正可能な、複数のリタイミング/スキュー除去サブシステムと、
を備える自動スキュー除去システム。 An automatic deskew system for use in a high speed parallel interconnect for a digital system, wherein the automatic deskew system is adapted to receive a delay control signal for correcting skew on each of the high speed parallel interconnects. There,
A plurality of clock recovery subsystems for correcting skew less than one bit time;
Each signal coupled to the corresponding interconnect and having a skew of an integer multiple of one bit time aligns with other bits received from other interconnects based on the delay control signal A plurality of retiming / deskew subsystems capable of deploying and correcting signals on the corresponding interconnects in such a way that
Automatic deskew system with
1ビット時間の整数倍だけ前記信号を遅延させ該信号を展開するためのリタイミングサブシステムと、
1ビット時間の2倍という整数倍だけ前記リタイミングサブシステムから受信した信号を遅延させ、該リタイミングサブシステムから受信した前記信号を展開するため、該リタイミングサブシステムに結合された2つの粗スキュー除去サブシステムと、
を備える請求項1に記載の自動スキュー除去システム。 Each said retiming / deskew subsystem is
A retiming subsystem for delaying and expanding the signal by an integer multiple of one bit time;
Two coarse coupled to the retiming subsystem to delay the signal received from the retiming subsystem by an integer multiple of one bit time and to develop the signal received from the retiming subsystem. A deskew subsystem;
The automatic deskew system according to claim 1, further comprising:
セレクタと、
最大2ビット時間の遅延を伴って、前記対応する相互接続上で前記信号の1〜2の展開を実施するために結合された複数のレジスタと、
前記レジスタに結合され、2つの展開された信号のうちの1つを選択可能なマルチプレクサであって、ここに、各展開された信号が、入力信号の2つの連続するビットを含み、2つの展開された信号の各々が、ゼロビット時間(0T)または1ビット時間(1T)離隔している、マルチプレクサと、
を備える請求項2に記載の自動スキュー除去システム。 The retiming subsystem includes a selector;
A plurality of registers coupled to perform a 1-2 expansion of the signal on the corresponding interconnect with a delay of up to 2 bit times;
A multiplexer coupled to the register and capable of selecting one of two expanded signals, wherein each expanded signal includes two consecutive bits of an input signal and two expanded A multiplexer wherein each of the generated signals is separated by zero bit time (0T) or one bit time (1T);
An automatic deskew system according to claim 2 comprising:
最大8ビット時間の遅延を伴って、前記リタイミングサブシステムから受信した前記信号の1〜2の展開を実施するべく結合された複数のレジスタと、
前記レジスタに結合され、4つの展開された信号のうちの1つを選択可能なマルチプレクサであって、ここに、各展開された信号が入力信号の4つの連続するビットを含み、4つの展開された信号の各々が、ゼロビット時間(0T)、2ビット時間(2T)、4ビット時間(4T)または6ビット時間(6T)離隔している、マルチプレクサと、
を備える請求項3に記載の自動スキュー除去システム。 The coarse deskew subsystem comprises:
A plurality of registers coupled to perform a 1-2 expansion of the signal received from the retiming subsystem with a delay of up to 8 bit times;
A multiplexer coupled to the register and capable of selecting one of four expanded signals, wherein each expanded signal includes four consecutive bits of the input signal and four expanded A multiplexer wherein each of the signals separated by zero bit time (0T), 2 bit time (2T), 4 bit time (4T) or 6 bit time (6T);
An automatic deskew system according to claim 3 comprising:
第1のラッチまたは第2のラッチの中に前記対応する相互接続上の入力信号からの各入力ビットをラッチするためのインタリーブ回路と、
前記レジスタが入力信号から安定した入力値を捕捉するような形で、前記第1のラッチおよび前記第2のラッチ内にパルス信号を提供するための位相補間器と、
前記パルス信号を生成するためのクロックユニットと、
を備える請求項1に記載の自動スキュー除去システム。 The clock recovery subsystem is
An interleave circuit for latching each input bit from the input signal on the corresponding interconnect in a first latch or a second latch;
A phase interpolator for providing a pulse signal in the first latch and the second latch such that the register captures a stable input value from the input signal;
A clock unit for generating the pulse signal;
The automatic deskew system according to claim 1, further comprising:
各前記相互接続がその上の信号を整列させるのに必要とする遅延の量を計算するためのスキュー除去制御機構と、
各対応する相互接続に結合され、スキューを有する前記相互接続上の信号を、該信号がその他の相互接続から受信されたその他のビットと整列させられるような形で展開し補正可能な複数のスキュー除去サブシステムと、
を備えるシステム。 An automatic deskew system for use in a high speed parallel interconnect for digital systems to correct skew on each of each parallel interconnect, the interconnect corrected for skew that is less than one bit time In an automatic deskew system adapted to receive the above signal,
A deskew control mechanism for calculating the amount of delay each interconnect requires to align the signals thereon;
A plurality of skews coupled to each corresponding interconnect and capable of being expanded and corrected so that signals on the interconnect having skew are aligned with other bits received from other interconnects. A removal subsystem;
A system comprising:
各相互接続上の信号を整列させるのに各ラインが必要とする遅延の量を計算するためのスキュー除去制御機構と、
対応する相互接続上で1ビット時間未満のスキューを補正するための複数のクロック再生サブシステムと、
各々が、対応する相互接続上で前記スキュー除去制御機構および対応するクロック再生サブシステムに結合され、最大8ビット時間(8T)の1つのビット時間の整数倍のスキューをもつ該対応する相互接続上の信号が、その他の相互接続から受信されたその他のビットと整列させられるような形で、該対応する相互接続上の信号を展開し補正可能な複数のリタイミング/スキュー除去サブシステムと、
を備えるシステム。 In an automatic deskew system for use in a high speed parallel interconnect for a digital system to correct skew on each said parallel interconnect,
A deskew control mechanism for calculating the amount of delay each line requires to align the signals on each interconnect;
A plurality of clock recovery subsystems for correcting skew less than one bit time on the corresponding interconnect;
Each on the corresponding interconnect coupled to the deskew control mechanism and the corresponding clock recovery subsystem on the corresponding interconnect and having a skew that is an integer multiple of one bit time of up to 8 bit times (8T) A plurality of retiming / deskewing subsystems that are capable of expanding and correcting signals on the corresponding interconnects in such a way that the signals on the corresponding interconnects are aligned with other bits received from other interconnects;
A system comprising:
前記相互接続の各々についてスキューを補正するための遅延制御値を計算する段階と、
前記遅延制御値に基づいて前記信号の各々に対し1ビット時間の遅延の整数倍を提供する段階と、
前記信号の各々の速度を減少させるべく前記信号の各々を展開する段階と、
を含んでなるスキューの自動補正方法。 A method for automatically correcting skew on signals propagating on a parallel interconnect, wherein each signal on one interconnect has a skew that is an integer multiple of one bit time.
Calculating a delay control value for correcting skew for each of the interconnects;
Providing an integer multiple of a one bit time delay for each of the signals based on the delay control value;
Deploying each of the signals to reduce the speed of each of the signals;
A skew correction method comprising:
各相互接続上で1ビット未満のスキューについて補正する段階、
前記遅延制御値に基づいて前記信号の各々に対し1ビット時間から8ビット時間(8T)までの遅延の整数倍を提供する段階と、
前記信号の各々の速度を減少させるべく前記信号の各々を展開する段階と、
を含んでなる方法。 A method for automatically correcting skew on signals propagating on a parallel interconnect, wherein each of the signals on the interconnect has a delay control value,
Correcting for skew of less than 1 bit on each interconnect;
Providing an integer multiple of the delay from 1 bit time to 8 bit time (8T) for each of the signals based on the delay control value;
Deploying each of the signals to reduce the speed of each of the signals;
Comprising a method.
各相互接続上で1ビット時間未満のスキューについて補正する段階、
前記相互接続の各々についてスキューを補正するための遅延制御値を計算する段階、
前記遅延制御値に基づいて前記信号の各々に対し1ビット時間から8ビット時間(8T)までの遅延の整数倍を提供する段階、および
前記信号の各々の速度を減少させるべく前記信号の各々を展開する段階と、
を備えるスキューの自動補正方法。 In a method for automatically correcting skew on a signal propagating on a parallel interconnect,
Correcting for skew less than 1 bit time on each interconnect;
Calculating a delay control value for correcting skew for each of the interconnects;
Providing an integer multiple of a delay from 1 bit time to 8 bit time (8T) for each of the signals based on the delay control value, and each of the signals to reduce the speed of each of the signals. Deployment stage,
An automatic skew correction method comprising:
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